manual lab 2011 eaa

7/18/2019 Manual Lab 2011 EAA

1/12

1. CALIBRACIN

1.1. CONCEPTOS BSICOS.

2

El objetivo de la calibracin es evaluar la capacidad de medida de los instrumentos conobjeto de garantizar la comparabilidad de los resultados con los obtenidos por otroslaboratorios.

El resultado de una calibracin permite atribuir a las indicaciones de un instrumento losvalores correspondientes al mensurando o bien determinar las correcciones a aplicar a talesindicaciones.

Suelen distinguirse dos tipos de calibraciones: la calibracin directa y la calibracinindirecta, esta ltima tambin llamada calibracin analtica.

1.2. CALIBRACIN DIRECTA.

a calibracin directa es la coincidencia entre la magnitud realizada por el patrn y lacantidad medida por el instrumento. Se re!iere al aseguramiento de "ue un instrumento y#oaparato !unciona correctamente, es decir lo "ue se espera de l. $or ejemplo, tenemos lacalibracin de una balanza o de una pesa.

%omo resultado de la calibracin directa se obtiene una correccin de la respuestainstrumental o la indicacin para "ue el !uncionamiento de un instrumento alcance el valorconsiderado como verdadero& esta correccin puede e'presarse en !orma de di!erencia o en!orma de un !actor, considerando a ( como la magnitud medida:

%orreccin ) (patrn* (medida materializada o material de re!erencia

o bien:

%orreccin ) (patrn # (medida materializada o material de re!erencia

En el primer caso es una correccin constante en todo el intervalo de valores de la magnituden "ue es aplicable, mientras "ue en el segundo caso es una correccin proporcional. Encual"uier caso es imprescindible "ue el intervalo de aplicacin de la correccin "uedeper!ectamente de!inido.

1.3. CALIBRACIN INDIRECTA O ANALTICA.

En la calibracin indirecta o analtica la respuesta de un instrumento o sistema de medida se

e'presa en !orma de una magnitud distinta de la del patrn o patrones de calibracin. acalibracin de un espectrmetro, en la "ue se relaciona la concentracin de los patrones conuna magnitud de tipo ptico +absorbancia, intensidad de emisin, etc., o la de uncromatgra!o, en la "ue la altura o -rea de los pea cromatgra!icos se relacionan con laconcentracin de los patrones, son ejemplos de este tipo de calibracin.

7/18/2019 Manual Lab 2011 EAA

2/12

/

Esta calibracin se realiza mediante patrones "ue contienen cantidades conocidas deanalito, "ue generalmente son disoluciones del mismo en un disolvente apropiado, "ue sonsometidas al proceso de medida instrumental.

0l realizar una determinacin analtica empleando una tcnica instrumental, la calibracinindirecta establece una correspondencia entre la respuesta y la concentracin, o cantidadabsoluta, de analito.

1uncin de calibracin: Seal analtica ) +concentracin o cantidad de analito

Esta !uncin es aplicable en un intervalo de concentraciones per!ectamente establecido y nodebe ser e'trapolada !uera del mismo.

E'isten distintos mtodos de calibracin:

3. %urva de calibrado.2. 0dicin est-ndar./. $atrn interno.

El primero es el m-s cmodo, pero no siempre el mejor. a eleccin del mtodo decalibracin depende de la tcnica instrumental, de la naturaleza de la matriz y del nmerode muestras "ue se 4an de analizar.

1.4. CURVA DE CALIBRADO.

Este mtodo se basa en la medida de la seal de un cierto nmero de patrones sintticos,"ue contienen cantidades per!ectamente conocidas de analito, y en la consiguienteinterpolacin de la seal de las muestras. a mayora de las tcnicas analticas se realizansobre especies en disolucin, por lo "ue los patrones son disoluciones l"uidas obtenidaspor dilucin de un patrn m-s concentrado. Este patrn m-s concentrado puede prepararsea partir de un patrn primario o de uno secundario, previa estandarizacin de ste. $ocastcnicas utilizan patrones slidos, ejemplo de stas tenemos la espectroscopa de!luorescencia de rayos (.

El nmero de patrones depende de la e'actitud y la precisin re"ueridas. En caso de!unciones rectilneas, normalmente se preparan entre / y 5 disoluciones patrones deconcentraciones di!erentes "ue estn uni!ormemente distribuidas en la casi totalidad delintervalo de la linealidad. Si la relacin no es lineal, se re"uiere un nmero m-s elevado depatrones. Se prepara tambin un blanco del patrn, patrn de concentracin cero. Se midela seal analtica de las disoluciones, en las condiciones instrumentales previamenteestablecidas y se representa la respuesta en !uncin de la concentracin del analito.

a concentracin de las muestras se determina por interpolacin y eso implica "ue se 4a depesar la cantidad necesaria de muestra o se 4an de 4acer las diluciones necesarias para "uela concentracin de la solucin, "ue es medida, "uede dentro del intervalo de la linealidado en el rango de concentraciones de los patrones.

7/18/2019 Manual Lab 2011 EAA

3/12

6

Es recomendable "ue los patrones tengan una matriz lo m-s parecida posible a la muestra.$ara ello se debe agregar el volumen del disolvente utilizado, los reactivos y un e'ceso delcomponente "ue se encuentra en mayor cantidad en la muestra.

Si el tratamiento de la muestra previo a la medida re"uiere de operaciones o adiciones de

varios reactivos "ue no es posible de agregar a los patrones, se debe preparar un blanco dela muestra. Este consiste en una disolucin preparada e'actamente igual "ue la muestra,pero "ue no contiene analito. Si a"uel blanco de la muestra da una respuestasigni!icativamente di!erente de cero, 4abr- "ue restarla a la lectura de la muestra.

Ventajas y !"!ta#!$nes %e a #&'(a %e #a!)'a%$*

Ventajas* sencillez y rapidez, ya "ue con unos pocos patrones pueden determinarsenumerosas muestras.

L!"!ta#!$nes* es preciso asegurar "ue no e'iste e!ecto de la matriz o "ue se 4acorregido convenientemente.

1.+. ADICIN ESTNDAR.

Se aplica cuando e'iste un e!ecto de la matriz "ue no es posible corregir. En este mtodo semide la seal analtica de la disolucin de la muestra y de las disoluciones "ue, adem-s dela muestra, contienen cantidades conocidas de analito. Estas cantidades conocidas deanalito actan como patrones "ue se 4allan bajo el mismo e!ecto de la matriz, al igual "ueel analito, procedente de la muestra.

Se preparan di!erentes disoluciones con alcuotas idnticas de muestra o realizandoadiciones sucesivas sobre una misma alcuota de muestra. El nmero de adiciones oscilaentre una y tres. a !uncin de calibracin debe ser rectilnea y sin trmino independiente.$or ello, en caso de "ue la seal incluya una contribucin del blanco, sta deber- restarsenecesariamente.

Se representa gr-!icamente las seales analticas de la muestra y las de las muestras conadiciones respecto al incremento de concentracin. $or e'trapolacin se obtiene laconcentracin de analito en la muestra no adicionada.

a cantidad de analito adicionada no puede ser muy grande, la respuesta de la muestra seramuy pe"uea en relacin a las de las adicionadas, ni muy pe"uea, no conviene 4acere'trapolaciones muy grandes. $ara obtener buenos resultados la concentracin de analito 4ade ser muy similar a ', entre la mitad y el doble.

En el segundo caso, es decir, en las adiciones sucesivas sobre la misma parte alcuota +sesuele emplear en voltamperometra, para no modi!icar la composicin de la matriz, es muyimportante "ue el volumen del patrn agregado sea pe"ueo. S es as, al 4acer los c-lculos,se puede eliminar el e!ecto de dilucin.

,

7

- a3 a

a/a

6

7/18/2019 Manual Lab 2011 EAA

4/12

C

5

!/&'a 2.%urva de adicin est-ndar

1.+.1. Ventajas y !"!ta#!$nes %e a a%!#!0n estn%a'*

Ventajas* $ermite contrarrestar el e!ecto de la matriz. L!"!ta#!$nes*es un mtodo laborioso ya "ue e'ige realizar una o diversas adiciones a

cada muestra +es como si se realizara una curva de calibrado para cada muestra. $orotra parte, la medida se 4ace por e'trapolacin, por lo "ue pe"ueas variaciones de lapendiente de la recta pueden repercutir signi!icativamente en su punto de interseccincon el eje de las abscisas.

1.. PATRN INTERNO.

Se aplica cuando, entre medidas sucesivas, es di!cil mantener alguno de los par-metrosoperatorios o reproducir la cantidad de muestra sometida al proceso de medida. Se aaden ala muestra y a los patrones cantidades conocidas de una sustancia, el patrn interno, "ue noest- presente en la muestra, "ue se comporta similarmente al analito durante el proceso y"ue no reacciona con los componentes de la muestra ni inter!iere en el an-lisis. uego semide la seal del analito y la seal del patrn interno.

$ara construir la recta de calibrado se representa el cuociente de las seales entre el analitoy el patrn interno, 8analito # 8$9, respecto al cuociente de las concentraciones, %analito # %$9,

para cada una de las seales. $or interpolacin de la relacin de seales correspondientes alas muestras se obtiene la relacin de concentraciones. $ara obtener buenos resultados,

conviene no tener cuocientes muy altos ni muy bajos.Este mtodo se aplica en cromatogra!a de gases y tambin en espectroscopa de emisinatmica. iene la ventaja cuando 4ay variables e'perimentales poco reproducibles y "ueson crticas en la respuesta, tales como el volumen de inyeccin en cromatogra!a de gaseso las condiciones de e'citacin en !otometra de emisin. Si todos los par-metros "uein!luyen en la respuesta a!ectan igualmente la seal del analito y la seal del patrn interno,por lo tanto no a!ectar-n su cuociente.

1..1. Ventajas y %es(entajas %e at'0n !nte'n$*

;

Ventajas* al compensar el e!ecto de !actores no controlados, proporciona resultadosde una elevada e'actitud y precisin.

Des(entajas* la adicin del $9 a muestras y patrones 4ace "ue este mtodo sea m-slaborioso "ue la calibracin convencional. En determinados casos puede resultar di!cilencontrar un $9 "ue cumpla los re"uisitos sealados.

2.

7/18/2019 Manual Lab 2011 EAA

5/12

ESPECTROSCOPA ATICA

2.1. INTRODUCCIN

a absorcin y la emisin de la radiacin electromagntica caracterstica por parte de lassustancias es la base de las tcnicas espectroscpicas de an-lisis.

En los mtodos de emisin el analito se somete a un proceso de e'citacin medianteenerga trmica, elctrica o, en algunos casos, radiante& como consecuencia de esto, lasustancia pasa a un estado de energa superior. El paso desde el estado e'citado o nivelenergtico superior a un estado de energa m-s bajo produce la emisin de radiacin, la "ueinstrumentalmente es medida.

$or otra parte, en los mtodos de absorcin se mide la atenuacin de la intensidad opotencia de la radiacin a "ue es sometido el analito, el cual pasa de un estado de energamenor a un estado de energa superior.

En ambos casos el mtodo de an-lisis se basa en la relacin entre la seal obtenida y laconcentracin de analito.

a seal medida en los mtodos de absorcin es la transmitancia, tanto por ciento de luztransmitida, o la absorbancia, "ue corresponde . 0 una longitud de ondadeterminada, la relacin entre la absorbancia y la concentracin de analito viene dada por laley de ?eer: A 5 a)#.

En los mtodos espectroscpicos de emisin se mide la intensidad de las lneas de emisin"ue es proporcional a la concentracin de analito.

as e'periencias tratadas en este captulo corresponden a emisin y absorcin de radiacincorrespondientes a la regin @A=A9S del espectro electromagntico.

2.2. ESPECTROSCOPA ATICA.

B

%uando las especies "ue absorben o emiten radiacin son -tomos aislados o gaseosos, lastcnicas analticas derivadas corresponden a las espectroscopa de absorcin atmica, E00o 00S, y espectroscopa de emisin atmica, EE0 o 0ES, respectivamente. En ambos

casos se obtienen espectros de bandas muy estrec4as, o lneas.2.3. ANLISIS POR ESPECTROSCOPA DE ABSORCIN ATICA

$ara la aplicacin de esta tcnica se re"uiere tener las especies absorbentes como -tomosgaseosos, aislados, por lo "ue es necesario un sistema capaz de producir vapor atmico,normalmente mediante energa trmica, espectroscopa de absorcin atmica de llama, ocon un 4orno elctrico, espectroscopa de absorcin atmica con 4orno de gra!ito.

a tcnica de absorcin atmica con llama, "ue es la m-s empleada en los laboratoriosindustriales y la "ue trabajaremos en el laboratorio y en este te'to, re"uiere la nebulizacin

de la disolucin de analito para producir un aerosol "ue es conducido a la llama. El vaporatmico, generado en la llama, es atravesado por una radiacin espec!ica del elemento "ue

7/18/2019 Manual Lab 2011 EAA

6/12

se va a determinar, correspondiente a una de sus lneas de resonancia, generada por unal-mpara de c-todo 4ueco, %C o C% +ColloD %at4ode amp. $arte de esta radiacin esabsorbida por los -tomos de analito presentes en la llama, provocando la atenuacin de laradiacin incidente o absorbancia, medida "ue es proporcional a la concentracin dentro deun intervalo determinado, intervalo de trabajo o rango lineal de trabajo.

$ara la cuanti!icacin del analito se utiliza el mtodo de la curva de calibracin e'terna o,en casos de matrices complejas, el mtodo de adicin est-ndar. En casos "ue e'istieran en

la matriz de la muestra algn componente capaz de !ormar una especie re!ractaria muydi!cil de atomizar en la llama, puede agregarse un agente "umico "ue evite este e!ecto,combin-ndose con el analito o combin-ndose con el componente "ue causa estainter!erencia. Siempre "ue se agrega un agente "umico a las disoluciones de muestras, stedebe agregarse tambin a los patrones como al blanco, en igual concentracin.

-mpara dec-todo 4ueco6&e#$

0tomizador

ebulizador

Fonocromador

-.4+

Getector $rocesador Sistema

Solucinde seal electrnico

de lectura

!/&'a 1*Es"uema de un espectrmetro de absorcin atmica

&ente'a%!ante

$%&a#!0n

$n$#'$"a%$'At$"!7a%$'

Ne)&!7a%$'

Dete#t$' A"!8!#a%$'

D!s$s!t!($%e e#t&'a

H

!/&'a 2*Giagrama de blo"ues de un e"uipo de absorcin atmica

2.4. ANLISIS POR ESPECTROSCOPA DE EISIN ATICA

a tcnica de emisin "ue se considera en este te'to y en las e'periencias de laboratorio esla espectroscopa de emisin de llama, "ue utiliza la energa trmica de una llama como!uente de e'citacin de los -tomos de analito. al como se 4a descrito en la tcnica deabsorcin atmica, la muestra "ue contiene al analito en disolucin es aspirada, nebulizaday conducida a una llama& donde es atomizada y e'citada por la intensidad de la energa

trmica, provocando la emisin de radiaciones de longitudes de onda caractersticas del

7/18/2019 Manual Lab 2011 EAA

7/12

elemento, correspondientes a sus lneas de resonancia, cuya intensidad es proporcional a laconcentracin del analito en un intervalo correspondiente al rango lineal.

$ara algunos elementos, y tratando de no disminuir el rendimiento de e'citacin por causade procesos de ionizacin del analito en la llama, se debe adicionar a la disolucin una salde un metal alcalino en gran proporcin con respecto a la concentracin de analito, "ueacta como supresor de ionizacin. Este debe agregarse a muestras, patrones y blancos, enla misma proporcin.

ebulizador

0tomizador

%-mara depremezclado

Gisolucin de lamuestra, patrn o

blanco

Fonocromador

Getector

1.4+

Sistema$rocesador electrnicode seal de lectura

!/&'a 3: Giagrama ptico de un espectrmetro de emisin atmica

SESIN 2

3. ESPECTROETRA DE ABSORCIN ATICA

3.1. CALIBRACIN DE UN ESPECTRETRO DE ABSORCIN ATICA

I

$ara garantizar la calidad del valor de la medida obtenida al usar un espectrmetro deabsorcin atmica, debe procederse, con cierta periodicidad, en su calibracin.

3.1.1. INSTRUENTACIN

Espectrmetro de absorcin atmica con llama aire#acetileno y %C de %u.

3.1.2. REACTIVOS

Gisolucin stoc de %u2J 3KKK mg #

Gisolucin de %u2J 3KK mg#, preparar por dilucin de la solucin stoc en medio de-cido ntrico al 2 L.

Gisoluciones patrones de %u2J: 3, 2, /, 6 y 5 mg#: preparar a partir de la disolucinanterior, utilizando una micropipeta o microbureta y enrasar con -cido ntrico 2 L.

Mcido ntrico 2 L. $reparar a partir del -cido ntrico concentrado p.a.

7/18/2019 Manual Lab 2011 EAA

8/12

3.1.3. REPRODUCIBILIDAD DE LA RECTA DE CALIBRADO

Fedir las absorbancias de cada una de las disoluciones patrones a /26,H nm.

7epresentar los valores de absorbancia en !uncin de la concentracin del patrncorrespondiente.

Geterminar, por regresin lineal, el coe!iciente de correlacin de la recta obtenida.

%uyo valor, para ser aceptable, debe ser N K,III.

3.1.4. ESTABILIDAD DE LAS LECTURAS

Fedir seis lecturas de la disolucin patrn de %u2J6 mg #, dejando un intervalo deunos ;=B segundos entre lecturas.

7epetir el mismo procedimiento al cabo de 5 min.

%alcular, para cada grupo de valores, la desviacin est-ndar relativa, 7SG. adi!erencia entre los valores obtenidos no debera e'ceder de un 2 L.

%alcular la variacin del valor medio de ambos grupos de valores, mediante la !rmula:

% 5 1-- 9 ,1 : ,2; < ,1

3K

donde ,1 corresponde a la mediana del primer grupo, y ,2es la mediana del segundogrupo de valores. El valor de %no debera e'ceder de un 3K L.

3.1.+. DETERINACIN DE LA SENSIBILIDAD

3. $reparar, a partir de las disoluciones stoc del laboratorio, y en medio de -cido ntricoal 2 L, los patrones "ue se indican en la siguiente tabla:

eta C$n#."/

7/18/2019 Manual Lab 2011 EAA

9/12

3.2.1. DETERINACIN DEL LITE DE DETECCIN PARA CU.

3.2.1.1. INSTRUENTACIN

Espectrmetro de 0bsorcin 0tmica con llama aire#acetileno y %C de %u

3.2.1.2. PROCEDIIENTO*

a. $reparar dos est-ndares de cobre en agua destiladaEst1* -.-+ / C&< "LEst2* -.1- / C&< "L

). %alibrar el instrumento en la lnea de resonancia principal del %u, /26.H nm#. Pptimizar la seal 4asta "ue un est-ndar de c4e"ueo de 6.KK g %u# m entregue una

seal de K.2KK 0

7/18/2019 Manual Lab 2011 EAA

10/12

33

%. eer la absorbancia para los est-ndares de c4e"ueo Est3y Est2en la siguiente secuencia:)an#$ 9a/&a %est!a%a;? #$''!ja #e'$? Est1? )an#$? Est2? )an#$? Est1?...

e. abular los valores y restar a cada valor de absorbancia obtenido para los est-ndares elvalor ledo para el blanco siguiente.

8. %alcular la media para Est3y Est2sus respectivas desviaciones est-ndares +n=3.

/. 0plicar para cada est-ndar de cobre: . .= .ConcEst

@/DS

LD

A

6. %alcular la media entre los dos valores obtenidos para .G. e in!ormar el lmite dedeteccin.

3.2.1.3. SENSIBILIDAD

%alcular la sensibilidad en base a los datos obtenidos en el punto 2.c. 0plicar:

4.--/ C&< "L, -.--44Sens!)!!%a% 5

A $reparar un est-ndar cercano al valor calculado y veri!icar si su 0 corresponde a K.KK6

o K.KK5 unidades.

& &e%e #$n#&!' %e t$%as s&s $)se'(a#!$nes y 'es&ta%$s $)ten!%$s

3.3. OPTIIACIN DE UN FTODO ANALTICO POR ESPECTROETRADE ABSORCIN ATICA

3.3.1. INSTRUENTACIN

Espectrmetro de absorcin atmica con llama aire#acetileno y C% de %u

3.3.2. SENSIBILIDAD VERSUS TIPO DE LNEA RESONANTE

a. %alibrar el instrumento de la misma manera "ue en 2.b. y 2.c.

). 0spirar una solucin de 1- / C&< "L y calibrar la seal obtenida a un IKL de laescala del registrador, a /26.H nm.

#. E!ectuar el registro de las seales obtenidas para 1- / C&< "L a las longitudes deonda de absorcin del %u: 23;.5, 222.;, 226.6, 266.2, 26I.2, /26.H y /2B.6 nm

%. %alcular la sensibilidad de cada lnea relativa a /26.H nm.

7/18/2019 Manual Lab 2011 EAA

11/12

32

3.3.3. LINEALIDAD EN UNCIN DE LA LNEA DE RESONANCIA ESCOGIDA

7ealizar una curva de calibracin midiendo a tres longitudes de onda di!erentes ygra!icar sus resultados:

neas de resonancia: 23;.5 nm, /26.H nm, /2B.6 nm

3.3.4. LINEALIDAD > ABERTURA DE SLIT

Fedir la curva de calibracin del punto I.2././. a tres valores de S9 en la lnearesonante /26.H nm y gra!icar sus resultados.

3.3.+. RELACIN SEHAL : RUIDO S

7/18/2019 Manual Lab 2011 EAA

12/12

m %a J C%3 2 L v#v6 g #m %a J C%3 2 L v#v; g #m %a J C%3 2 L v#v

c. 0spirar las siguientes soluciones de calcio preparadas en presencia de !os!ato.

?lanco +C%l 2 L v#v;

g #m %a J C%l 2L v#v J 2

g #m C/$P6; g #m %a J C%l 2L v#v J 3K g #m C/$P6; g #m %a J C%32L v#v J 2K g #m C/$P6; g #m %a J C%l 2L v#v J 6K g #m C/$P6

3/

d. 0spirar las siguientes soluciones de %a preparadas en presencia de !os!ato y de lantano

?lanco +a K.2 L J C%l 2 L v#v; g #m %a J C%9 2L v#v J 2 g #m C/$P6J a K.2 L; g #m %a J C%l 2L v#v J 3K g #m C/$P6J a K.2 L; g #m %a J C%9 2L v#v J 2K g #m C/$P6J a K.2 L

; g #m %a J C%9 2L v#v J 6K g #m C/$P6J a K.2 L

e. 0spirar las siguientes soluciones de calcio preparadas en presencia de C/$P6y EG0.

?lanco C%3 2 L v#v J EG0 K.3 L; g #m %a J C%l 2L v#v J 3 K g #m C/$P6J EG0 K.3 L

!. Qra!icar los resultados obtenidos.

Qu puede concluir de sus observaciones ?

INLUENCIAS DE CATIONES

Est&%!a' a !nte'8e'en#!a %e A en a %ete'"!na#!0n %e / $' EAA.

a. $oner a punto el espectrmetro y optimizar las condiciones para Fg.b. 0spirar las siguientes soluciones de Fg correspondientes a la curva de calibracin:

?lanco + C%l 3L v#vK.3 g #m Fg J C%l 3 L v#vK.2 g #m Fg J C%9 3 L v#vK.6 g #m Fg J C%9 3 L v#v

c. 0spirar las siguientes soluciones de Fg preparadas en presencia de 0l%l/:

K.6 g #m Fg J C%l 3 L v#v J K.KK5 g# 0l%9/K.6 g #m Fg J C%l 3 L v#v J K.K3K g# 0l%9/